Webb beobachtet den Zwilling der Milchstraße im frühen Universum

Astronomen haben mit dem James Webb-Weltraumteleskop Ceers-2112 entdeckt, die am weitesten entfernte isolierte Spiralgalaxie, die bisher beobachtet wurde. Dies stellt frühere Annahmen über die Galaxienentwicklung in Frage, zeigt, dass Galaxien früher organisiert wurden als bisher angenommen, und könnte zu Änderungen in den theoretischen Modellen der Galaxienentstehung führen.

Das Forscherteam, darunter ein Astronom der University of California, Riverside, machte die Entdeckung mithilfe von James Webb-Weltraumteleskop.

Mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops hat ein internationales Team, zu dem auch der Astronom Alexander de la Vega von der University of California, Riverside (UCR) gehört, die am weitesten entfernte Galaxie entdeckt, die einer Balkenspiralgalaxie ähnelt. Milchstraße was bisher beobachtet wurde.

Bisher ging man davon aus, dass Balkenspiralgalaxien wie die Milchstraße erst dann beobachtet werden können, wenn das schätzungsweise 13,8 Milliarden Jahre alte Universum die Hälfte seines heutigen Alters erreicht hat.

In der Zeitschrift veröffentlichte Forschungsergebnisse Natur Diese Woche wurde es von Wissenschaftlern des Zentrums für Astrobiologie in Spanien geleitet.

„Diese Galaxie namens Ceres-2112 entstand kurz nach ihrem Erscheinen die große Explosionsagte Co-Autor de la Vega, ein Postdoktorand in der Abteilung für Physik und Astronomie. „Der Fund von ceers-2112 zeigt, dass Galaxien im frühen Universum so geordnet sein könnten wie die Milchstraße. Das ist überraschend, da Galaxien im frühen Universum viel chaotischer waren und nur sehr wenige von ihnen ähnliche Strukturen wie die Milchstraße hatten.“ ”

Galaktische Balken verstehen

Ceers-2112 hat eine Bar in seiner Mitte. De la Vega erklärte, dass ein galaktischer Balken eine Struktur aus Sternen innerhalb von Galaxien ist. Ungarische Kneipen sind wie die Bars in unserem täglichen Leben, wie ein Schokoriegel. Er sagte, es sei möglich, Balken in Nicht-Spiralgalaxien zu finden, aber sie seien sehr selten.

„Fast alle Balken kommen in Spiralgalaxien vor“, sagte de la Vega, der letztes Jahr an die UCLA kam, nachdem er an der Johns Hopkins University in Astronomie promoviert hatte. „Der Balken in CEERS-2112 deutet darauf hin, dass Galaxien viel schneller gereift sind und sich organisiert haben, als wir bisher dachten, was bedeutet, dass einige Aspekte unserer Theorien über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien überarbeitet werden müssen.“

Eine künstlerische Darstellung der Balkenspiralgalaxie Circe-2112, beobachtet im frühen Universum. Die Erde spiegelt sich in einer imaginären Blase wider, die die Galaxie umgibt, was auf die Beziehung zwischen der Milchstraße und CEERS-2112 hinweist. Bildnachweis: Luca Costantin/CAB/CSIC-INTA

Das bisherige Verständnis der Astronomen über die Galaxienentwicklung war, dass es mehrere Milliarden Jahre dauerte, bis Galaxien so organisiert waren, dass sich Balken entwickelten.

„Die Entdeckung von Ceers-2112 zeigt, dass es nur in einem kleinen Bruchteil dieser Zeit, etwa einer Milliarde Jahren oder weniger, hätte passieren können“, sagte de la Vega.

Seiner Meinung nach entstehen galaktische Balken vermutlich in Spiralgalaxien mit geordnet rotierenden Sternen, wie in der Milchstraße.

„In solchen Galaxien können sich aufgrund von Instabilitäten in der Spiralstruktur oder Gravitationseffekten einer Nachbargalaxie spontan Balken bilden“, sagte de la Vega. „In der Vergangenheit, als das Universum noch sehr jung war, waren Galaxien instabil und chaotisch. Man glaubte, dass sich in Galaxien im frühen Universum keine Balken bilden oder lange bestehen könnten.

Implikationen der Entdeckung und ihrer Beiträge

Es wird erwartet, dass die Entdeckung von Ceers-2112 mindestens zwei Aspekte der Astronomie verändern wird.

Alexander de la Vega ist Postdoktorand an der University of California, Riverside. Bildnachweis: Alexander de la Vega, UC Riverside

„Erstens müssen theoretische Modelle der Galaxienentstehung und -entwicklung berücksichtigen, dass einige Galaxien schon sehr früh in der Geschichte des Universums stabil genug wurden, um Balken zu beherbergen“, sagte de la Vega. „Diese Modelle müssen sich möglicherweise an die Menge dunkler Materie anpassen, die Galaxien im frühen Universum bildet, da angenommen wird, dass dunkle Materie die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der sich Balken bilden. Zweitens zeigt die Entdeckung von CEERS-2112, dass Strukturen wie Balken entdeckt werden konnten.“ als das Universum noch sehr jung war. Dies ist wichtig, da Galaxien in der fernen Vergangenheit kleiner waren als heute, was das Auffinden der Balken schwieriger machte. Die Entdeckung von CEERS-2112 ebnet den Weg für die Entdeckung weiterer Balken im jungen Universum.

De la Vega half dem Forschungsteam bei der Schätzung der Rotverschiebung und der Eigenschaften von Ceers-2112. Er trug auch zur Interpretation von Messungen bei.

„Rotverschiebung ist eine beobachtbare Eigenschaft einer Galaxie, die angibt, wie weit sie entfernt ist und wie weit zurück in der Zeit die Galaxie gesehen werden kann, und sie ist ein Ergebnis der endlichen Lichtgeschwindigkeit“, sagte er.

Was de la Vega an der Entdeckung von Ceers-2112 am meisten überraschte, war das Ausmaß, in dem seine Stabeigenschaften eingeschränkt werden konnten.

„Zuerst dachte ich, dass die Erkennung und Schätzung der Eigenschaften von Balken in Galaxien wie SEARS-2112 mit Messunsicherheiten behaftet wäre“, sagte er. „Aber die Leistung des James Webb-Weltraumteleskops und die Expertise unseres Forschungsteams haben uns dabei geholfen, strenge Beschränkungen für die Größe und Form des Balkens festzulegen.“

An der UCLA überwacht de la Vega die astronomische Öffentlichkeitsarbeit. Er plant Teleskopabende auf und außerhalb des Campus und besucht örtliche Schulen, um Vorträge über Astronomie zu halten. Er leitet außerdem eine Reihe öffentlicher Astronomievorträge mit dem Titel „Kosmische Donnerstage“ sowie einmalige Veranstaltungen zu besonderen Anlässen, beispielsweise Partys zur Beobachtung von Sonnenfinsternissen.

Der Artikel trägt den Titel „Eine milchstraßenähnliche Balkenspiralgalaxie bei Rotverschiebung 3“.

Referenz: „Eine milchstraßenähnliche Balkenspiralgalaxie bei Rotverschiebung 3“ von Luca Costantin, Pablo G. Pérez González, Yuchen Gu, Chiara Buteta, Sharda Goji, Michaela B. Bagley, Guillermo Barro, Jehan S. Kartaltepe, Anton M. Kokemoyer, Cristina Capello, Enrico Maria Corsini, Jairo Méndez Abreu, Alexandre de la Vega, Karthik J. Iyer, Laura Bisgiello, Yingjie Cheng, Lorenzo Morelli, Pablo Arrabal Haro, Fernando Buitrago, M. C. Cooper, Avishay Dekel, Mark Dickinson und Stephen L. Finkelstein, Mauro Giavalesco, Benny W. Holwerda, Mark Huertas-Company und Ray A. Lucas, Casey Papovich, Nor Pierzkal, Liz-Marie Seely, Jesús Vega-Ferrero, Stijn Waits und Leigh Aaron Young, 8. November 2023, Natur.
doi: 10.1038/s41586-023-06636-x